JPH07151244A - 弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁体の小さい開放行程で流体流量を従来より
小さくできる弁を提供する。 【構成】 弁体１４の端面６と相手部材１の貫通孔５の
開口範囲１１とにより形成される弁１１，１４は、初期
開口断面変化のゆるやかな経過を得るため、貫通孔５へ
入り込む突起１２を持つている。初期開口断面変化の経
過を更にゆるやかにするため、突起１２と貫通孔５との
間で隙間ばめが行われ、この隙間ばめが突起１２にある
凹所１９又は貫通孔５により中断される。この凹所１９
は例えば溝の形に形成され、かつ相手部材１と共に少な
くとも１つの傾斜制御縁を形成し、従つて弁と直列接続
される可変絞りを形成するように設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弁体の端面と相手部材
の貫通孔の開口範囲とにより形成され、端面から貫通孔
へ入り込む突起が出ている弁に関する。

【０００２】このような弁はシート弁と称され、気体状
及び液体状の流体用に一般に用いられている。

【０００３】

【従来の技術】図１はシート弁の以前から一般に用いら
れている構成を示す。なるべく円形の弁体２の端面６
は、相手部材１の貫通孔５の開口範囲４と共に弁２，４
を構成している。弁２，４は閉じた状態で示されてい
る。この状態で端面６は開口範囲４上に密に接してい
る。公知の適当なやり方で行われる弁体２の矢印で示す
開放行程ｓにより弁２，４が開かれ、弁体の逆方向の閉
鎖行程により開かれる。

【０００４】図６は、弁２，４の弁断面Ｆ即ち流通断面
を開放行程ｓの関数として線ａで示す。弁断面Ｆは開放
行程ｓに比例する円筒面積である。従つて線ａは直線で
ある。開放の始めから不変なこの直線の勾配のため、弁
２，４は小さい開放行程のｓの範囲でもかなりの流体流
量を可能にする。このような望ましい特性曲線は若干の
使用事例にとつては不利である。このような事例は、例
えば流体流量又は流体圧力を精密に設定する制御回路に
弁２，４を使用しようとする場合に生ずる。

【０００５】従つて貫通孔５へ入り込む突起３を端面６
に設けることによつて、弁２，４が改良される。このよ
うな突起３は、図１に破線で示されている。この手段に
より、他の点では変らない条件で、図６の線ｂによる弁
断面Ｆの変化が得られる。この特性曲線は、小さい開放
行程ｓの範囲において、線ａより著しく小さい勾配を持
ち、それにより初期流体流量を著しく減少し、従つて危
険な使用事例の運転特性を改善するか、又は危険な使用
事例における弁２，４の使用を可能にする。

【０００６】しかし端面６にある突起３による弁２，４
の改良も満足できる運転特性の保証には不充分な使用事
例がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従つて本発明の基礎に
なつている課題は、このような弁を簡単な手段で改良し
て、弁体の小さい開放行程における流体流量従つて初期
流体流量を更に減少できるようにすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば、貫通孔又は突起が周回稜を持ち、突起
の周面又は貫通孔の包絡面にこの周回稜を隙間ばめで包
囲する案内範囲が形成され、突起又は貫通孔が端面から
離れるか又はこれに近づくように延びかつ端面との距離
の増大又は減少につれて断面を拡大する少なくとも１つ
の凹所を持ち、弁の閉じる際端面から見て凹所の少なく
とも一部分が周回稜の向こう側にあり、弁の開く際この
一部分が周回稜を少なくとも一部越えるか、又は周回稜
により少なくとも一部越えられるように、この凹所が設
けられている。

【０００９】弁の特に安価な製造を可能にする有利な構
成は従属請求項に示されている。

【００１０】本発明は、例えば欧州特許出願公開第３０
５７１０号明細書に記載されているように制御の質に高
度の要求を課される電磁操作可能な弁装置を持つ制動装
置に使用される。

【００１１】

【実施例】同じ機能を持つ構成素子に同じ符号を使用し
てある図面について、本発明を以下に説明する。

【００１２】図２において、弁の形成に役立つ端面６は
弁円板１３に設けられている。相手部材１にある貫通孔
５へ入り込む突起１２は端面６から出ている。弁体１４
は、弁円板１３及び突起１２のほかに、弁心棒１８を持
つている。弁体１４は、既に述べた欧州特許出願公開第
３０５７１０号明細書に記載されている操作装置の上部
として使用される。

【００１３】弁の形成に役立つ開口範囲は、この実施例
では、貫通孔５の開口を包囲して***する弁座１１とし
て形成され、弁体１４の端面６と共に弁１１，１４を構
成している。このような弁座は、しばしば貫通孔の開口
範囲として形成されるが、付加的に弁体の端面にも、又
はこの端面のみに形成される。なぜならば、弁座は弁の
密封性を改善し、所定の密封線又は密封面従つて所定の
大きさの弁座面を与えるからである。弁座又はこれと共
同作用する相手面は、弁の密封性を更に改善するため
に、しばしばエラストマから成つている。

【００１４】貫通孔５の内面には、弁体１４の端面６に
対して平行に周回する周回稜１５が形成されている。こ
の周回稜１５は、図では突起１２の後側に延びているの
で、破線で示されている。

【００１５】突起１２の周面には案内範囲１０が形成さ
れ、この案内範囲１０が貫通孔５の周回稜１５を隙間ば
めで貫通している。案内範囲１０は、端面６から見て、
周回稜１５から長さｔにわたつて延びている。この長さ
ｔは、更に後述する作用の説明からわかるように、弁体
１４の小さい開放行程ｓの範囲又は弁１１，１４の初期
開放範囲を規定する。長さｔの向こう側で、突起１２の
周面は案内範囲１０より小さく、かつ任意に形成されて
いる。突起１２は長さｔの所で完全に終ることもでき
る。

【００１６】隙間ばめとは、突起１２の案内範囲１０が
所定の狭い半径方向間隙で貫通孔５の周回稜１５内に軸
線方向に案内されていることを意味する。このような隙
間ばめは、例えば案内範囲１０及び周回稜１５の標準直
径をＤとして、この標準直径の大きさに応じて、案内範
囲１０の直径が標準直径Ｄより０．０１Ｄ〜０．１Ｄだ
け小さく、周回稜１５の直径が標準直径Ｄより０．０１
Ｄ〜０．１Ｄだけ大きい場合に与えられる．

【００１７】図において周回稜１５を強調するために、
貫通孔５は上下に逆向きに続く２つの円錐台から成るよ
うに示され、これらの円錐台の交差線が周回稜１５を形
成している．実際に構成される弁では、周回稜１５はこ
のように明確には認められない。むしろ実際に構成され
る弁は、一般に貫通孔に、突起１２の案内範囲１０に対
して補完的な案内範囲を持つている。周回稜１５に相当
する周回稜は、このような弁では、一般に貫通孔にある
案内範囲の実体的には殆ど認められない開口側境界線に
なる。

【００１８】突起１２には溝１９の形の凹所が設けられ
ている。この溝１９の側面図は三角形であり、その頂点
は端面６に近い方にあり、その底辺は端面６から遠い方
の突起端部にある。この形状のため、溝１９は凹所の典
型として端面６から離れるように延び、 端面６から
の距離の増大につれて拡大する断面を持つている。溝１
９は少なくとも長さｔの所まで延びていなければならな
いが、実施例では製造を簡単にするため、端面６から遠
い方にある突起１２の端部まで延びている．

【００１９】図３は、溝１９をわかり易くするため、弁
体１４を斜視図で示している。

【００２０】溝１９は、弁１１，１４の閉じる際溝１９
の頂点が貫通孔５の周回稜１５にちようど接するように
設けられている。

【００２１】実施例の作用の以下の説明において、場合
によつては生ずる弁体１４の無効又は空の開放行程は考
慮しないものとする。このような開放行程は、弁１１，
１４の閉じる際起りかつ特に弁座１１又は端面６の弾性
に帰因する変形の回復によつて生ずることがある。

【００２２】この実施例では、同じ効果で、流体が図に
おいて上からも下からも弁を通つて流れることができ
る．

【００２３】弁体１４の開放行程の可能な範囲は、原理
的には２つの部分範囲に分けられる。弁１１，１４の第
１の部分範囲即ち小さい開放行程ｓの範囲又は初期開放
範囲は、０ないしｔの開放行程に当てはまる．第２の部
分範囲即ち大きい開族行程ｓの範囲は、更に増大する開
族行程ｓにおいて第１の部分範囲に続く。

【００２４】第１の部分範囲即ち小さい開放行程ｓの範
囲では、流体の流量を決定する弁断面Ｆは、貫通孔５の
周回稜１５と案内範囲１０との間に形成される環状間隙
の断面、及び溝１９の利用可能な断面から構成される．
環状間隙の断面は望ましくないが、環状間隙内における
弁体１４の動き易さのために周回稜１５と案内範囲１０
との間の隙間ばめはなくすことができないので、避けら
れない．しかしこの隙間ばめを最適化して、この断面を
できるだけ小さくせねばならない．これは例えば上述し
た寸法設定で達せられる．

【００２５】溝１９の頂点が 弁座１１の方へ周回稜１
５を越えると、溝１９の断面が前述したように利用可能
になる．実施例におけるように周回稜１５に接する頂点
の配置では、開放行程ｓの値０から溝１９の断面が利用
される．この断面は最初のうち非常に小さい．開放行程
ｓの増大によるこの断面の拡大割合も、溝１９の頂角又
はその半径方向奥行きの推移の適当な選択により小さ
い．従つて実施例は０とｔとの間の開放行程ｓに対して
小さい弁断面を可能にする．

【００２６】図６の線ｃは、０＜ｓ≦ｔの範囲で、他の
条件を同じとして、実施例が従来技の線ａ及びｂに対し
て小さい開放行程ｓにおける弁断面Ｆのどんなに著しい
減少を可能にするかを概略的に示している．

【００２７】続く第２の範囲即ちもつと大きい開族行程
ｓの範囲では、案内範囲１０、周回稜１５及び溝１９に
よる弁断面Ｆの前述した決定は全く又は殆ど無効であ
る。この範囲における線ｃの経過は、長さｔの向こう側
にある突起１２の寸法設定に関係している。実施例で
は、第２の部分範囲における線ｃの経過が第１の部分範
囲における線ｃの経過に連続して続くように、この寸法
設定が行われる。しかし両方の部分範囲の間の不連続即
ち飛躍的な移行も可能である。

【００２８】長さｔが開放行程ｓの可能な全範囲に及ぶ
ように、この長さｔを規定することも可能である。この
ような場合第２の部分範囲は全く生じない。開放行程ｓ
の可能な範囲はしばしば弁体１４用ストツパにより決定
される。

【００２９】弁の閉じる際周回稜１５に対する溝１９の
頂点の位置により、特に開放開始の際の弁断面Ｆの経過
を変えることが可能である。

【００３０】２０で示す溝１９の配置では、弁１１，１
４の閉じる際溝１９の頂点が端面６の方へ寸法ｍだけ周
回稜１５を越えている。この配置により、図６において
線ｃが線ｂへ近づき、従つて弁断面Ｆの曲線が大きい値
の方へずれる．

【００３１】１７で示す溝１９の配置では、弁１１，１
４の閉じる際溝１９の頂点が、端面６から見て寸法ｐだ
け周回稜１５の向こう側にある。この配置は、上述の説
明では不利とされた周回稜１５と案内範囲１０との間の
環状間隙の存在を利点となるように利用する．この配置
では、開放行程ｓ＝ｐまで弁断面Ｆとしてこの環状間隙
の断面のみが利用可能である．ｐないしｔの開放行程ｓ
に対してのみ、溝１９が付加的な断面を利用可能にす
る．この配置により、図６に線ｄで示すように、弁１
１，１４の特に緩慢な開放いわばクリープ開放が行われ
る。図６の線ｄは、０＜ｓ≦ｐの範囲で、弁断面Ｆとし
て環状間隙の一定な断面を示している。

【００３２】弁断面Ｆは、溝１９の断面の変化例えば溝
側面の凸又は凹な湾曲によるか、又は開放行程ｓに対し
て直角な方向への溝奥行きの漸増又は漸減変化によつて
も変化される。

【００３３】図４に示す実施例では、３０で示す突起の
凹所が、端面６に対して傾斜する２つの互いに対向する
終端面３３及び３４として、端面６から遠い方にある突
起３０の端部に形成されている。３１で示す弁体の図示
した側面図において、終端面３３及び３４は屋根のよう
に延びている．この実施例では詳細には示してない突起
３０の案内範囲の長さｔは、貫通孔５にある周回稜１５
を越える屋根の棟高さ又は頂点高さである。

【００３４】この場合貫通孔５の内面は、突起３０にあ
る案内範囲に対して補完的で少なくとも長さｔを持つ案
内範囲を持つている。

【００３５】貫通孔５の周回稜１５は、この場合貫通孔
５の案内範囲と弁座１１へ至る円錐台との間の移行稜で
ある。この実施例では、前の実施例の溝１９の頂点が、
図において左及び石にあつて端面６に最も近い終端面３
３及び３４の点に相当している．

【００３６】図５は、終端面３３及び３４をわかり易く
するため、弁体３１を斜視図で示している．

【００３７】ここでは１１，３１で示す弁の開く際終端
面３３及び３４のうち端面６に最も近い点が周回稜１５
を越えると、開放行程ｓの増大につれて終端面３３及び
３４が、周回稜１５と共に、前の実施例の溝１９と原理
的に同じ弁断面Ｆ変化を行う．従つて図６の線ｃによる
特性曲線が望まれるか、又は線ｄによる特性曲線が望ま
れるかに応じて、弁１１，３１の閉じる際、終端面３３
及び３４のうち端面６に最も近い点が、端面６から見
て、周回稜１５上又はこの周回稜１５の向こう側に位置
することができる．前の実施例と同様に、弁断面Ｆの変
化曲線は終端面３３及び３４の凸又は凹な湾曲によつて
も変えられる。

【００３８】突起３０の傾斜した終端面３３及び３４を
持つ弁体３１は、比較的少ない費用で製造される．従つ
て図４及び５による実施例は安価な解決策を示す．

【００３９】なお前述したことから矛盾が生じない限
り、一方の実施例について述べたことは、そのまま又は
適当な使用で、他方の実施例に適用される。

【００４０】図示した実施例以外に、突起にある凹所は
任意の適当な態様で構成することができる．例えばらせ
ん状に延びるか又は弁体の縦方向に延びる溝も使用さ
れ、その側面は三角形におけるように斜めに互いに近づ
く必要はなく、平行に延びることができる。安価な製造
を可能にするこのような場合、凹所の必要な断面拡大
は、開放行程に対して直角な方向における溝の奥行きに
より保証されねばならない。凹所を複数の溝によつても
形成することができる．図４及び５による実施例に示す
ように、面を持つ構成の場合、１つの面又は２つより多
い面によつても凹所を形成することができる．

【００４１】原理的には、弁を通る流れが弁体へ横方向
力を生じないような数の凹所を設けて、突起に分布する
のがよい。横方向力は弁体を貫通孔に接触させ、それに
より弁体の容易な移動可能性を低下し、従つて弁の応答
に不利な影響を及ぼす。

【００４２】図示してないが、周回稜を弁体の突起に設
け、案内範囲及び凹所を貫通孔の包絡面に設けることに
よつて、本発明が逆の形でも実施される．この場合案内
範囲は周回稜を隙間ばめで包囲する。更にこの場合凹所
は、弁体の端面へ近づくように延び、その断面は端面と
の距離の減少につれて拡大せねばならない。この場合弁
の閉じる際、凹所の少なくとも一部分が端面から見て、
周回稜のこちら側にあり、弁の開く際この部分が周回稜
により少なくとも一部越えられるように、凹所を設けね
ばならない．この図示しない実施例に対しては、図示し
た実施例について述べたことがすべて適用される。

【００４３】最後に指摘すべきこととして、本発明の範
囲は実施例及びそれに加えて述べた変形の可能性に限定
されず、特許請求の範囲に属する特徴を持つすべての構
成を含む．

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の弁の断面図である．

【図２】本発明による弁の第１実施例の断面図である．

【図３】第１実施例の斜視図である．

【図４】本発明による弁の第２実施例の断面図である．

【図５】第２実施例の斜視図である．

【図６】弁の特性曲線図である．

【符号の説明】

１ 相手部材 ５ 貫通孔 ６ 端面 １０ 案内範囲 １１ 開口範囲 １２，３０ 突起 １４，３１ 弁体 １５ 周回稜 １９；３３，３４ 凹所

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホルスト・ラングネル ドイツ連邦共和国ゼーンデ・イム・シユテ イークフエルト91

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁体（１４；３１）の端面（６）と相手
   部材（１）の貫通孔（５）の開口範囲（１１）とにより
   弁（１１，１４；１１，３１）が形成され、端面（６）
   から貫通孔（５）へ入り込む突起（１２；３０）が出て
   いるものにおいて、 ａ）貫通孔（５）が周回稜（１５）を持ち、 ｂ）突起（１２；３０）の周面に、この周回稜（１５）
   を隙間ばめで貫通する案内範囲（１０）が形成され、 ｃ）突起（１２；３０）が、端面（６）から離れるよう
   に延びかつ端面（６）との距離の増大につれて断面を拡
   大する少なくとも１つの凹所（１９；３３，３４）を持
   ち、 ｄ）弁（１１，１４；１１，３１）の閉じる際端面
   （６）から見て凹所（１９；３３，３４）の少なくとも
   一部分が周回稜（１５）の向こう側にあり、弁（１１，
   １４；１１，３１）の開く際凹所のこの一部分が周回稜
   （１５）を少なくとも一部越えるように、この凹所（１
   ９；３３，３４）が設けられていることを特徴とする、
   弁．
2. 【請求項２】 弁体（１４；３１）の端面（６）と相手
   部材（１）の貫通孔（５）の開口範囲（１１）とにより
   弁（１１，１４）が形成され、端面（６）から貫通孔
   （５）へ入り込む突起（１２）か出ているものにおい
   て、 ａ）突起（１２）が周回稜を持ち、 ｂ）貫通孔（５）の包絡面に、この周回稜を隙間ばめで
   包囲する案内範囲が形成され、 ｃ）貫通孔（５）が、端面（６）へ近づくように延びか
   つ端面（６）との距離の減少につれて断面を拡大する少
   なくとも１つの凹所を持ち、 ｄ）弁（１１，１４）の閉じる際端面（６）から見て凹
   所の少なくとも一部分が周回稜の向こう側にあり、弁
   （１１，１４）の開く際凹所のこの一部分が周回稜によ
   り少なくとも一部越えられるように、この凹所が設けら
   れていることを特徴とする、弁。
3. 【請求項３】 凹所が互いに対向しかつ端面（６）に対
   して傾斜する２つの終端面（３３，３４）として、端面
   （６）から遠い側にある突起（３０）の端部に形成され
   ていることを特徴とする、請求項１に記載の弁。